Сейчас на сайте
Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.

Технология IPS

IPS (In - Plane Switching - плоскостное переключение). Свое название эта технология получила за счет того, что кристаллы в ячейках IPS-панели всегда расположены в одной плоскости и всегда параллельны плоскости панели (не считая небольших искажений, вносимых электродами). Именно небольшой угол обзора был поначалу одной из трудноразрешимых проблем, препятствующих широкому распространению ЖК-мониторов. В первую очередь это связано с неодинаковым углом поворота молекул жидкокристаллического вещества и, как следствие, разной интенсивностью световых пучков после прохождения второго фильтра. Этим же объясняется второй серьезный недостаток первых цветных ЖК-дисплеев — невысокое качество цветопередачи, так как пиксель, отображающий черный цвет, становился темно-серым из-за того, что большая часть кристаллов располагалась не перпендикулярно фильтру, а под небольшим углом к нормали (рис. 1).

В стандартном элементе TFT-панели при приложении электрического напряжения меняется ориентация молекул жидкого кристалла, в результате чего он теряет способность к повороту угла поляризации. Основным недостатком здесь является принципиальная необходимость такого поворота. Отличительная особенность технологии IPS состоит в том, что оба управляющих полупрозрачных электрода расположены в одной плоскости – только на нижней стороне ЖК-ячейки, а это означает, что молекулы всегда лежат в одной плоскости, параллельной плоскости экрана.

Для устранения вышеуказанных недостатков компанией Hitachi в 1996 году была разработана технология IPS, давшая великолепный результат — при сравнимом времени отклика IPS-матрицы обеспечивали углы обзора почти как у классических ЭЛТ-мониторов и превосходную цветопередачу.

В мониторах IPS жидкокристаллические молекулы расположены в плоскости поляризационных фильтров и поворачиваются в ней на определенный угол в зависимости от прилагаемого напряжения, изменяя соответственно фазу проходящего через них светового пучка. Жидкие кристаллы располагаются иначе, чем в случае с TN+Film: в расслабленном (выключенном) состоянии они не пропускают свет и субпиксель получается затемнённым.

Чёрный цвет получается действительно чёрным, а не тёмно-серым и именно поэтому панели IPS имеют хорошую контрастность, а битые пиксели не так заметны - в отличие от TN, в активном состоянии панель пропускает свет, а в пассивном (при отсутствии напряжения) – нет, так что при выходе из строя тонкопленочного транзистора соответствующий пиксель всегда будет черным.

Однако увеличение угла обзора потребовало установки двух управляющих транзисторов на каждый элемент, так как электрическое поле необходимо прилагать в плоскости экрана. Как видно из рисунка, от TN-матриц IPS отличается не только структурой кристаллов, но и расположением электродов – оба электрода находятся на одной пластине, а потому занимают большую площадь, нежели электроды в TN-матрицах, что снижает контрастность и яркость матрицы.

Рост числа транзисторов повлек за собой увеличение непрозрачной площади, которую они занимают, что, в свою очередь, потребовало повышения мощности лампы подсветки.

При подаче напряжения свойства жидкого кристалла меняются, и он возвращает свету круговую поляризацию - чем больше управляющее напряжение, тем больше кристаллы закручивают поляризацию светового пучка и тем ярче горит субпиксель. При этом та часть светового потока, плоскость поляризации которой совпадает с таковой верхнего поляризатора, проходит через него. Это значительно увеличило угол обзора.

Это преимущества технологии IPS вызывают более высокую цену данных панелей. К существенному недостатку должно быть отнесено большое время реакции (до 50 мс), т.к. кристаллы поворачиваются под воздействием слабого электрического поля, создаваемого двумя электродами, расстояние между которыми существенно больше, чем между поляризационными фильтрами, что ограничивает их применение для динамических процессов, например не только для 3 D игр, но и даже при скроллинге текста возможны шлейфы-тянучки за буквами.

Производители панелей на основе данной технологии создают различные усовершенствованные технологии наподобие S-IPS (Super IPS) или DD-IPS (Dual Domain IPS) и Advanced Coplanar Electrode (ACE), которые позволяют достичь более высокой скорости реакции ячеек и увеличить обзорность чуть ли не до предельных 180 градусов. Последние две технологии принадлежат IBM (DD-IPS) и Samsung (ACE) и фактически не встречаются в продаже – выпуск ACE-панелей вообще прекращен, а панели по технологии DD-IPS выпускает совместное предприятие IBM и Chi Mei Optoelectronics , компания IDTech; как правило, это весьма недешевые модели с высокими разрешениями, а потому на рынке они занимают особую нишу, мало пересекающуюся с обычным потребительским рынком. Также компания NEC выпускает IPS-панели под названиями A-SFT, A-AFT, SA-SFT и SA-AFT, но это, в общем не более чем вариации, и дальнейшее развитие технологии S-IPS.

По качеству цветопередачи S-IPS матрицы фактически не оставляют шансов другим жидкокристаллическим технологиям – только они демонстрируют настолько приятные и мягкие цвета, очень естественные и близкие к качественным ЭЛТ-мониторам. Благодаря этому все без исключения ЖК-мониторы для профессиональной работы с цветом базируются именно на S-IPS матрицах – от сравнительно недорогих моделей до Hi - End мониторов серий Eizo ColorEdge со встроенными средствами пользовательской аппаратной калибровки.

Панели, выполненные по технологии S-IPS, получили большое распространение, в первую очередь стараниями еще одного совместного предприятия – LG.Philips LCD, наладившего выпуск сравнительно недорогих и весьма качественных 19- и 20-дюймовых матриц. Причем цена – а 19-дюймовый монитор LG L1910S на S-IPS панели последнего поколения можно купить менее чем за 600 долларов – является весьма немаловажным достижением, ибо очень долгое время IPS-матрицы являлись наиболее дорогими, что сильно сдерживало их распространение.

электроды

Серьезным недостатком IPS-панелей является время отклика – для первых панелей оно составляло до 60 мс (и это на "официальных" переходах с черного на белый и обратно, на переходах же между оттенками серого – и того больше). Затем удалось понизить до 35 мс, но даже такое улучшение все еще не позволяло использовать IPS-матрицы для игровых мониторов. К счастью, в последнее время инженерам удалось добиться снижения полного времени отклика до 25 мс, причем эта цифра практически поровну делится между временами зажигания и гашения пикселя . К тому же на переходах с черного на серый цвет время отклика по сравнению с паспортным растет не сильно, что позволяет современным S-IPS матрицам практически на равных конкурировать с TN-матрицами по этому параметру. На рисунке на приведен график сравнения времени зажигания пикселя для 16 мс TN+Film матрицы монитора NEC LCD1760NX и 25 мс S-IPS матрицы монитора LG Flatron L1910S – как видно, графики весьма близки.

Хорошо заметной проблемой S-IPS матриц на данный момент является невысокая контрастность – как правило, она составляет всего лишь около 200:1, то есть находится на уровне TN-матрицы среднего класса. На практике это приводит к тому, что вместо черного цвета на мониторе будет наблюдаться темно-серый – и если при работе при дневном освещении это практически не заметно, то при использовании монитора дома вечером, при неярком освещении постоянная подсветка черного фона (а уж тем более в сочетании с характерным фиолетовым оттенком при взгляде чуть сбоку) может несколько разочаровать.

Углы обзора IPS -матриц также не могут не радовать – сидя перед монитором, невозможно заметить ни малейших искажений картинки, как это бывает у мониторов на базе TN+Film. С этой точки зрения есть только один специфичный для технологии IPS недостаток – при отклонении вбок черный цвет приобретает характерный фиолетовый оттенок (по которому, к слову, можно легко отличить IPS-матрицу от любой другой технологии). Впрочем, с этим недостатком идет достаточно успешная борьба разработчиков матриц, и, хотя до полной победы еще далеко, фиолетовую засветку можно спокойно отнести к несущественным – в большинстве случаев – недостаткам.

С точки зрения целей и задач мониторы на базе S-IPS матриц являются наиболее подходящими для серьезной работы с цветом. Кроме того, эти матрицы являются наиболее разумным компромиссом между различными требованиями – они обеспечивают отличные углы обзора и достаточно малое время отклика, а потому отлично подойдут людям, выбирающим себе домашний монитор для игр, фильмов и Internet . TN+Film же матрицы, проникшие в последнее время на рынок 19-дюймовых мониторов, несмотря на лучшее время отклика, имеют весьма и весьма скромные углы обзора (всего лишь 140 градусов), а потому для мониторов с большой диагональю их довольно трудно назвать хорошим выбором.

До сих пор мониторы на матрицах изготовленных по технологиям, являющимися потомками IPS, обладают непревзойденной среди ЖК цветопередачей — именно на таких матрицах сделаны все ЖК-мониторы, предназначенные для профессиональной работы с цветом.

Однако, не смотря на указанные преимущества, дороговизна технологии IPS заставила других производителей разрабатывать свои технологии — на свет появились матрицы Fujitsu MVA, представлявшие собой разумный компромисс между углами обзора, скоростью и цветопередачей.