IPS -panel - IPS panel

IPS ( in-plane switching ) är en skärmteknologi för flytande kristallskärmar (LCD). I IPS, ett skikt av flytande kristaller är inklämd mellan två glasytor . Vätskekristallmolekylerna är inriktade parallellt med dessa ytor i förutbestämda riktningar ( i planet ). Molekylerna omorienteras av ett applicerat elektriskt fält, medan de förblir väsentligen parallella med ytorna för att producera en bild. Den var utformad för att lösa det starka betraktningsvinkelberoendet och lågkvalitativa färgåtergivningen av de vridna nematiska fälteffekt (TN) matris LCD-skärmarna som förekom i slutet av 1980-talet.

Historia

TN -metoden var den enda livskraftiga tekniken för TFT LCD -skärmar med aktiv matris i slutet av 1980 -talet och början av 1990 -talet. Tidiga paneler visade gråskalainversion uppifrån och ner och hade en hög responstid (för denna typ av övergång är 1 ms visuellt bättre än 5 ms). I mitten av 1990-talet utvecklades ny teknik-vanligtvis IPS och Vertical Alignment (VA) -som kunde lösa dessa svagheter och applicerades på stora datorskärmspaneler .

Ett tillvägagångssätt som patenterades 1974 var att använda tvärdigiterade elektroder på ett glasunderlag endast för att producera ett elektriskt fält som är väsentligen parallellt med glasunderlaget. Uppfinnaren kunde emellertid ännu inte implementera sådana IPS-LCD-skärmar överlägsna TN-skärmar.

Efter noggrann analys lämnades detaljer om fördelaktiga molekylära arrangemang i Tyskland av Guenter Baur et al. och patenterade i olika länder inklusive USA den 9 januari 1990. Fraunhofer Society i Freiburg , där uppfinnarna arbetade, tilldelade dessa patent till Merck KGaA , Darmstadt, Tyskland.

Kort därefter lämnade Hitachi i Japan patent för att förbättra denna teknik. En ledare inom detta område var Katsumi Kondo, som arbetade på Hitachi Research Center. År 1992 utarbetade ingenjörer på Hitachi olika praktiska detaljer för IPS-tekniken för att koppla ihop tunnfilmstransistormatrisen som en matris och för att undvika oönskade avvikande fält mellan pixlar. Hitachi förbättrade också betraktningsvinkelberoendet ytterligare genom att optimera formen på elektroderna ( Super IPS ). NEC och Hitachi blev tidiga tillverkare av aktiv-matris adresserade LCD-skärmar baserade på IPS-tekniken. Detta är en milstolpe för att implementera storbilds-LCD-skärmar med acceptabel visuell prestanda för platta bildskärmar och tv-skärmar. 1996 utvecklade Samsung den optiska mönstertekniken som möjliggör flerdomänsk LCD. Multidomäner och växling i planet förblir därefter de dominerande LCD-designerna fram till 2006.

Senare anpassade LG Display och andra sydkoreanska, japanska och taiwanesiska LCD -tillverkare IPS -teknik.

IPS -teknik används ofta i paneler för TV -apparater, surfplattor och smartphones . I synnerhet marknadsfördes de flesta IBM -produkter som Flexview från 2004 till 2008 med en IPS -LCD -skärm med CCFL -bakgrundsbelysning , och alla Apple Inc. -produkter som marknadsförs med etiketten Retina Display har IPS -LCD -skärmar med LED -bakgrundsbelysning sedan 2010.

Hitachi IPS teknikutveckling
namn Smeknamn År Fördel Transmittans/
kontrastförhållande 		Anmärkningar
Super TFT IPS 1996 Bred betraktningsvinkel 100/100
Basnivå		 De flesta paneler stöder också äkta 8-bitars per kanal-färg . Dessa förbättringar kostade en lägre svarstid, initialt cirka 50 ms. IPS -paneler var också extremt dyra.
Super-IPS S-IPS 1998 Färgskiftfritt 100/137 IPS har sedan dess ersatts av S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. 1998), som har alla fördelar med IPS-teknik med tillägg av förbättrad pixeluppdateringstidpunkt.
Avancerad Super-IPS AS-IPS 2002 Hög transmittans 130/250 AS-IPS, som också utvecklades av Hitachi Ltd. 2002, förbättrar avsevärt kontrastförhållandet för traditionella S-IPS-paneler till den punkt där de är näst efter vissa S-PVA .
IPS-Provectus IPS-Pro 2004 Högt kontrastförhållande 137/313 Den senaste panelen från IPS Alpha Technology med ett bredare färgomfång och kontrastförhållande som matchar PVA- och ASV-skärmar utan glödande vinkel.
IPS Alpha IPS-Pro 2008 Högt kontrastförhållande Nästa generation av IPS-Pro
IPS Alpha Next-Gen IPS-Pro 2010 Högt kontrastförhållande
LG IPS teknikutveckling
namn Smeknamn År Anmärkningar
Horisontell IPS H-IPS 2007 Förbättrar kontrastförhållandet genom att vrida elektrodplanets layout. Innehåller också en tillvalsad Advanced True White -polariseringsfilm från NEC, för att få vitt att se mer naturligt ut. Detta används i professionella/fotograferande LCD -skärmar.
Förbättrad IPS E-IPS 2009 Bredare bländare för ljusöverföring, vilket möjliggör användning av billigare bakgrundsbelysning med lägre effekt. Förbättrar diagonal betraktningsvinkel och reducerar svarstiden ytterligare till 5 ms.
Professionell IPS P-IPS 2010 Erbjuder 1,07 miljarder färger (30-bitars färgdjup). Fler möjliga orienteringar per delpixel (1024 i motsats till 256) och ger ett bättre sant färgdjup.
Avancerad högpresterande IPS AH-IPS 2011 Förbättrad färgenoggrannhet, ökad upplösning och PPI, och större ljusöverföring för lägre strömförbrukning.

Teknologi

Schematiskt diagram IPS flytande kristallskärm

Genomförande

I detta fall har båda linjära polariseringsfiltren P och A sina transmissionsaxlar i samma riktning. För att erhålla den 90 graders vridna nematiska strukturen i LC -skiktet mellan de två glasplattorna utan ett applicerat elektriskt fält ( OFF -tillstånd ), behandlas glasplattornas inre ytor för att rikta in de gränsande LC -molekylerna i en rätt vinkel. Denna molekylära struktur är praktiskt taget densamma som i TN LCD -skärmar. Arrangemanget av elektroderna e1 och e2 är emellertid annorlunda. Eftersom de är i samma plan och på en enda glasplatta, genererar de ett elektriskt fält som är väsentligen parallellt med denna platta. Diagrammet är inte i skala: LC -lagret är bara några mikrometer tjockt och så mycket litet jämfört med avståndet mellan elektroderna.

LC -molekylerna har en positiv dielektrisk anisotropi och anpassar sig med sin långa axel parallellt med ett applicerat elektriskt fält. I AV -tillståndet (visat till vänster) blir inträdande ljus L1 linjärt polariserad av polarisator P. Det vridna nematiska LC -skiktet roterar polarisationsaxeln för det passande ljuset med 90 grader, så att helst inget ljus passerar genom polarisator A. I I ON -läge appliceras en tillräcklig spänning mellan elektroderna och ett motsvarande elektriskt fält E genereras som justerar LC -molekylerna som visas till höger i diagrammet. Här kan ljus L2 passera genom polarisator A.

I praktiken finns andra implementeringsscheman med en annan struktur för LC -molekylerna - till exempel utan någon vridning i OFF -tillståndet . Eftersom båda elektroderna är på samma substrat tar de mer plats än TN -matriselektroder. Detta minskar också kontrast och ljusstyrka.

Super-IPS introducerades senare med bättre svarstider och färgåtergivning.

Denna pixellayout finns i S-IPS LCD-skärmar. En chevronform används för att vidga betraktningskonen .

Fördelar

  • IPS -paneler visar konsekvent, exakt färg från alla betraktningsvinklar. En toppmodern (2014) jämförelse av IPS vs TN-paneler angående färgkonsistens under olika betraktningsvinklar kan ses på webbplatsen för Japan Display Inc.
  • Till skillnad från TN -LCD -skärmar lyser inte IPS -paneler eller visar svans när de berörs. Detta är viktigt för pekskärmsenheter, till exempel smartphones och surfplattor .
  • IPS -paneler erbjuder tydliga bilder och stabil svarstid.

Nackdelar

  • IPS -paneler kräver upp till 15% mer effekt än TN -paneler.
  • IPS -paneler är dyrare att tillverka än TN -paneler.
  • IPS -paneler har längre svarstider än TN -paneler.
  • IPS -paneler är ibland sårbara för en defekt bakgrundsbelysning

Alternativ teknik

Plane to Line Switching (PLS)

Mot slutet av 2010 introducerade Samsung Electronics Super PLS (Plane-to-Line Switching) i avsikt att ge ett alternativ till den populära IPS-tekniken som främst tillverkas av LG Display. Det är en "IPS-typ" panelteknologi och är mycket lik i prestandafunktioner, specifikationer och egenskaper som LG Display erbjuder. Samsung antog PLS -paneler istället för AMOLED -paneler, eftersom AMOLED -paneler tidigare hade svårt att uppnå full HD -upplösning på mobila enheter . PLS-tekniken var Samsungs vidvinkel LCD-teknik, liknande LG Display IPS-teknik.

Samsung hävdade följande fördelar med Super PLS (vanligen kallad bara "PLS") jämfört med IPS:

  • Ytterligare förbättring av betraktningsvinkeln
  • 10 procents ökning av ljusstyrkan
  • Upp till 15 procent minskning av produktionskostnaderna
  • Ökad bildkvalitet
  • Flexibel panel

Avancerad Hyper-Viewing Angle (AHVA)

År 2012 började AU Optronics investera i sin egen teknik av IPS-typ, kallad AHVA. Detta bör inte förväxlas med deras långvariga AMVA-teknik (som är en teknik av VA-typ ). Prestanda och specifikationer förblev mycket lika LG Display: s IPS och Samsungs PLS -erbjudanden. De första 144 Hz-kompatibla panelerna av IPS-typ producerades i slutet av 2014 (användes först i början av 2015) av AUO, vilket slog Samsung och LG Display för att ge paneler med hög uppdateringshastighet.

Tillverkare

Se även

Referenser

externa länkar