IPS ( in-plane switching ) — это технология экранов для жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев). В IPS слой жидких кристаллов располагается между двумя стеклянными поверхностями . Молекулы жидких кристаллов выстраиваются параллельно этим поверхностям в заданных направлениях ( in-plane ). Молекулы переориентируются приложенным электрическим полем, оставаясь при этом по существу параллельными поверхностям для создания изображения. Она была разработана для решения сильной зависимости от угла обзора и низкого качества цветопередачи ЖК-дисплеев с эффектом скрученного нематического поля (TN), распространенных в конце 1980-х годов. [1]
Метод True depth был единственной жизнеспособной технологией для активных матричных TFT LCD в конце 1980-х и начале 1990-х годов. Ранние панели демонстрировали инверсию оттенков серого сверху вниз, [2] и имели высокое время отклика (для такого перехода 1 мс визуально лучше, чем 5 мс). В середине 1990-х годов были разработаны новые технологии — как правило, IPS и вертикальное выравнивание (VA), — которые могли устранить эти недостатки и были применены к большим панелям компьютерных мониторов .
Один из подходов, запатентованный в 1974 году, заключался в использовании встречно-штыревых электродов только на одной стеклянной подложке для создания электрического поля, по существу параллельного стеклянным подложкам. [3] [4] Однако изобретатель еще не смог реализовать такие IPS-LCD, превосходящие дисплеи TN.
После тщательного анализа Гюнтер Баур и др. подали в Германию подробные сведения о выгодных молекулярных расположениях и запатентовали их в разных 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 Hitachi of Japan подала патенты на усовершенствование этой технологии. Лидером в этой области был Кацуми Кондо, работавший в исследовательском центре Hitachi. [7] В 1992 году инженеры Hitachi разработали различные практические детали технологии IPS для соединения массива тонкопленочных транзисторов в матрицу и избежания нежелательных полей рассеяния между пикселями. [8] [9] Hitachi также улучшила зависимость угла обзора, оптимизировав форму электродов ( Super IPS ). NEC и Hitachi стали первыми производителями ЖК-дисплеев с активной матрицей, основанных на технологии IPS. Это важный этап для внедрения ЖК-дисплеев с большим экраном, имеющих приемлемые визуальные характеристики для плоских компьютерных мониторов и телевизионных экранов. В 1996 году Samsung разработала технологию оптического шаблонирования, которая позволяет использовать многодоменные ЖК-дисплеи. Многодоменное и внутриплоскостное переключение впоследствии остаются доминирующими конструкциями ЖК-дисплеев вплоть до 2006 года. [10]
Позднее технологию IPS переняли LG Display и другие южнокорейские, японские и тайваньские производители ЖК-дисплеев.
Технология IPS широко используется в панелях для телевизоров , планшетных компьютеров и смартфонов . В частности, большинство продуктов IBM продавались как Flexview с 2004 по 2008 год с IPS LCD с подсветкой CCFL , а все продукты Apple Inc. продавались с 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 и том же 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 в ЖК-дисплеях TN. Однако расположение электродов e1 и e2 отличается. Электроды находятся в одной плоскости и на одной стеклянной пластине, поэтому они генерируют электрическое поле, по существу параллельное этой пластине. Схема не в масштабе: слой ЖК имеет толщину всего несколько микрометров , очень тонкий по сравнению с расстоянием между электродами.
Молекулы ЖК имеют положительную диэлектрическую анизотропию и выстраиваются своей длинной осью параллельно приложенному электрическому полю. В состоянии ВЫКЛ (показано слева) входящий свет L1 становится линейно поляризованным поляризатором P. Скрученный нематический слой ЖК поворачивает ось поляризации проходящего света на 90 градусов, так что в идеале свет не проходит через поляризатор A. В состоянии ВКЛ между электродами подается достаточное напряжение, и создается соответствующее электрическое поле E, которое перестраивает молекулы ЖК, как показано справа на диаграмме. Здесь свет L2 может проходить через поляризатор A.
На практике существуют и другие схемы реализации с другой структурой молекул ЖК – например, без какого-либо скручивания в состоянии ВЫКЛ . Поскольку оба электрода находятся на одной подложке, они занимают больше места, чем электроды матрицы TN. Это также снижает контрастность и яркость. [16]
Позднее был представлен Super-IPS с лучшим временем отклика и цветопередачей. [17] [ ненадежный источник? ]
К концу 2010 года Samsung Electronics представила Super PLS (Plane-to-Line Switching) с намерением предоставить альтернативу популярной технологии IPS, которая в основном производится LG Display. Это технология панелей «IPS-типа», и она очень похожа по своим характеристикам, спецификациям и характеристикам на предложение LG Display. Samsung приняла панели PLS вместо панелей AMOLED , поскольку в прошлом панели AMOLED испытывали трудности с реализацией разрешения Full HD на мобильных устройствах . Технология PLS была широкоугольной ЖК-технологией Samsung, похожей на технологию IPS LG Display. [25]
Samsung заявила о следующих преимуществах Super PLS (обычно называемой просто «PLS») по сравнению с IPS: [26]
В 2012 году AU Optronics начала инвестировать в собственную технологию типа IPS, названную AHVA. Ее не следует путать с их давней технологией AMVA (которая является технологией типа VA ). Производительность и характеристики остались очень похожими на IPS от LG Display и PLS от Samsung. Первые совместимые с IPS-типом панели с частотой 144 Гц были произведены в конце 2014 года (впервые использовались в начале 2015 года) компанией AUO, опередив Samsung и LG Display в предоставлении панелей типа IPS с высокой частотой обновления. [27] [28]
[скрученный нематик] страдает от явления, называемого инверсией шкалы серого. Это означает, что дисплей имеет одну сторону просмотра, на которой цвета изображения внезапно меняются после превышения указанного угла обзора. (см. изображение Эффект инверсии)
{{cite web}}: Внешняя ссылка в |quote={{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)