IPS ( переключение в плоскости ) — это технология экрана для жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев). В IPS слой жидких кристаллов зажат между двумя стеклянными поверхностями . Молекулы жидкого кристалла выровнены параллельно этим поверхностям в заранее определенных направлениях ( в плоскости ). Молекулы переориентируются под действием приложенного электрического поля, оставаясь при этом практически параллельными поверхностям, создавая изображение. Он был разработан для решения проблемы сильной зависимости угла обзора и некачественной цветопередачи ЖК-дисплеев с матрицей с эффектом витого нематического поля (TN), распространенных в конце 1980-х годов. [1]
Метод истинной глубины был единственной жизнеспособной технологией для TFT-ЖК-дисплеев с активной матрицей в конце 1980-х - начале 1990-х годов. Ранние панели демонстрировали инверсию оттенков серого сверху вниз [2] и имели высокое время отклика (для такого типа перехода 1 мс визуально лучше, чем 5 мс). В середине 1990-х годов были разработаны новые технологии — обычно IPS и вертикальное выравнивание (VA), которые могли устранить эти недостатки и были применены к панелям больших компьютерных мониторов .
Один из подходов, запатентованный в 1974 году, заключался в использовании встречно-штыревых электродов на одной стеклянной подложке только для создания электрического поля , по существу параллельного стеклянным подложкам. [3] [4] Однако изобретателю еще не удалось реализовать такие IPS-LCD, превосходящие TN-дисплеи.
После тщательного анализа детали выгодного молекулярного расположения были отправлены в Германию Гюнтером Бауром и др. и запатентованы в различных странах, включая США, 9 января 1990 года. [5] [6] Общество Фраунгофера во Фрайбурге , где работали изобретатели, передало эти патенты компании Merck KGaA , Дармштадт, Германия.
Вскоре после этого японская компания Hitachi подала патенты на усовершенствование этой технологии. Лидером в этой области был Кацуми Кондо, работавший в исследовательском центре Hitachi. [7] В 1992 году инженеры Hitachi проработали различные практические детали технологии IPS, позволяющие соединить матрицу тонкопленочных транзисторов в виде матрицы и избежать нежелательных паразитных полей между пикселями. [8] [9] Hitachi также улучшила зависимость угла обзора за счет оптимизации формы электродов ( Super IPS ). NEC и Hitachi стали первыми производителями ЖК-дисплеев с активной матрицей на основе технологии IPS. Это важная веха на пути к созданию жидкокристаллических дисплеев с большим экраном, имеющих приемлемые визуальные характеристики для плоских компьютерных мониторов и телевизионных экранов. В 1996 году компания Samsung разработала метод оптического формирования рисунка, позволяющий создавать многодоменные ЖК-дисплеи. Многодоменное и плоскостное переключение впоследствии остаются доминирующими конструкциями ЖК-дисплеев до 2006 года. [10]
Позже LG Display и другие южнокорейские, японские и тайваньские производители ЖК-дисплеев переняли технологию IPS.
Технология IPS широко используется в панелях для телевизоров , планшетных компьютеров и смартфонов . В частности, большинство продуктов IBM продавалось как Flexview с 2004 по 2008 год с ЖК-дисплеями IPS с подсветкой CCFL , а все продукты Apple Inc. продавались под лейблом Retina Display [11] [12] со светодиодной подсветкой с 2010 года.
В этом случае оба линейных поляризационных фильтра P и A имеют оси пропускания в одном направлении. Чтобы получить скрученную на 90 градусов нематическую структуру слоя ЖК между двумя стеклянными пластинами без приложенного электрического поля ( состояние ВЫКЛ ), внутренние поверхности стеклянных пластин обрабатываются для выравнивания граничащих молекул ЖК под прямым углом. Эта молекулярная структура практически такая же, как и в TN ЖК-дисплеях. Однако расположение электродов е1 и е2 различно. Электроды находятся в одной плоскости и на одной стеклянной пластине, поэтому они генерируют электрическое поле, по существу параллельное этой пластине. Схема не в масштабе: толщина ЖК-слоя составляет всего несколько микрометров , что очень мало по сравнению с расстоянием между электродами.
Молекулы ЖК обладают положительной диэлектрической анизотропией и выстраиваются своей длинной осью параллельно приложенному электрическому полю. В выключенном состоянии (показано слева) входящий свет L1 становится линейно поляризованным поляризатором P. Слой скрученного нематического ЖК поворачивает ось поляризации проходящего света на 90 градусов, так что в идеале свет не проходит через поляризатор A. В состоянии «ВКЛ» между электродами прикладывается достаточное напряжение и генерируется соответствующее электрическое поле E, которое перестраивает молекулы ЖК, как показано в правой части диаграммы. Здесь свет L2 может пройти через поляризатор А.
На практике существуют и другие схемы реализации с другой структурой молекул ЖК – например, без какой-либо закрутки в выключенном состоянии. Поскольку оба электрода находятся на одной подложке, они занимают больше места, чем электроды с матрицей TN. Это также снижает контрастность и яркость. [16]
Позже был представлен Super-IPS с лучшим временем отклика и цветопередачей. [17] [ ненадежный источник? ]
К концу 2010 года компания Samsung Electronics представила Super PLS (переключение между плоскостями) с намерением предоставить альтернативу популярной технологии IPS, которая в основном производится LG Display. Это технология панелей типа IPS, которая по своим характеристикам, характеристикам и характеристикам очень похожа на предложение LG Display. Компания Samsung приняла панели PLS вместо панелей AMOLED , поскольку в прошлом панели AMOLED испытывали трудности с реализацией разрешения Full HD на мобильных устройствах . Технология PLS — это технология ЖК-дисплеев Samsung с широким углом обзора, аналогичная технологии IPS LG Display. [25]
Samsung заявила о следующих преимуществах Super PLS (обычно называемого просто «PLS») по сравнению с IPS: [26]
В 2012 году AU Optronics начала инвестировать в собственную технологию типа IPS, получившую название AHVA. Это не следует путать с их давней технологией AMVA (технологией типа VA ). Производительность и характеристики остались очень похожими на IPS от LG Display и PLS от Samsung. Первые панели типа IPS, совместимые с частотой 144 Гц, были произведены в конце 2014 года (впервые использованы в начале 2015 года) компанией AUO, опередив Samsung и LG Display в обеспечении панелей типа IPS с высокой частотой обновления. [27] [28]
Однако [скрученный нематик] страдает от явления, называемого инверсией шкалы серого. Это означает, что у дисплея есть одна сторона обзора, на которой цвета изображения внезапно меняются после превышения заданного угла обзора. (см. изображение «Эффект инверсии»)
{{cite web}}
: Внешняя ссылка |quote=
( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}
: CS1 maint: numeric names: authors list (link)