IPS ( conmutación en el plano ) es una tecnología de pantalla para pantallas de cristal líquido (LCD). En IPS, una capa de cristales líquidos se intercala entre dos superficies de vidrio . Las moléculas de cristal líquido se alinean paralelas a esas superficies en direcciones predeterminadas ( en el plano ). Las moléculas se reorientan mediante un campo eléctrico aplicado, mientras permanecen esencialmente paralelas a las superficies para producir una imagen. Fue diseñado para resolver la fuerte dependencia del ángulo de visión y la reproducción de color de baja calidad de las LCD de matriz de efecto de campo nemático torcido (TN) predominantes a fines de la década de 1980. [1]
El método de profundidad real era la única tecnología viable para las pantallas LCD TFT de matriz activa a finales de los años 1980 y principios de los años 1990. Los primeros paneles mostraban una inversión de escala de grises de arriba hacia abajo [2] y tenían un tiempo de respuesta elevado (para este tipo de transición, 1 ms es visualmente mejor que 5 ms). A mediados de los años 1990 se desarrollaron nuevas tecnologías (normalmente IPS y alineación vertical [VA]) que podían resolver estas debilidades y se aplicaron a los paneles de monitores de ordenador de gran tamaño .
Un enfoque patentado en 1974 fue utilizar electrodos interdigitales en un solo sustrato de vidrio para producir un campo eléctrico esencialmente paralelo a los sustratos de vidrio. [3] [4] Sin embargo, el inventor aún no podía implementar LCD IPS superiores a las pantallas TN.
Después de un análisis exhaustivo, los detalles de los arreglos moleculares ventajosos fueron presentados en Alemania por Guenter Baur et al. y patentados en varios países, incluido Estados Unidos, el 9 de enero de 1990. [5] [6] La Sociedad Fraunhofer en Friburgo , donde trabajaban los inventores, asignó estas patentes a Merck KGaA , Darmstadt, Alemania.
Poco después, Hitachi de Japón presentó patentes para mejorar esta tecnología. Un líder en este campo fue Katsumi Kondo, que trabajaba en el Centro de Investigación de Hitachi. [7] En 1992, los ingenieros de Hitachi trabajaron en varios detalles prácticos de la tecnología IPS para interconectar la matriz de transistores de película fina como una matriz y evitar campos parásitos indeseables entre los píxeles. [8] [9] Hitachi también mejoró aún más la dependencia del ángulo de visión optimizando la forma de los electrodos ( Super IPS ). NEC y Hitachi se convirtieron en los primeros fabricantes de LCD direccionados por matriz activa basados en la tecnología IPS. Este es un hito para la implementación de LCD de pantalla grande que tienen un rendimiento visual aceptable para monitores de computadora de panel plano y pantallas de televisión. En 1996, Samsung desarrolló la técnica de patrones ópticos que permite LCD de múltiples dominios. Posteriormente, la conmutación en el plano y de múltiples dominios siguieron siendo los diseños de LCD dominantes hasta 2006. [10]
Más tarde, LG Display y otros fabricantes de LCD de Corea del Sur, Japón y Taiwán adoptaron la tecnología IPS.
La tecnología IPS se utiliza ampliamente en paneles para televisores , tabletas y teléfonos inteligentes . En particular, la mayoría de los productos de IBM se comercializaron como Flexview de 2004 a 2008 con LCD IPS con retroiluminación CCFL , y todos los productos de Apple Inc. se comercializaron con la etiqueta Retina Display [11] [12] con retroiluminación LED desde 2010.
En este caso, ambos filtros polarizadores lineales P y A tienen sus ejes de transmisión en la misma dirección. Para obtener la estructura nemática retorcida de 90 grados de la capa LC entre las dos placas de vidrio sin un campo eléctrico aplicado ( estado OFF ), las superficies internas de las placas de vidrio se tratan para alinear las moléculas LC limítrofes en un ángulo recto. Esta estructura molecular es prácticamente la misma que en los LCD TN. Sin embargo, la disposición de los electrodos e1 y e2 es diferente. Los electrodos están en el mismo plano y en una sola placa de vidrio, por lo que generan un campo eléctrico esencialmente paralelo a esta placa. El diagrama no está a escala: la capa LC tiene solo unos pocos micrómetros de espesor, muy delgada en comparación con la distancia entre los electrodos.
Las moléculas de LC tienen una anisotropía dieléctrica positiva y se alinean con su eje largo paralelo a un campo eléctrico aplicado. En el estado OFF (mostrado a la izquierda), la luz entrante L1 se polariza linealmente por el polarizador P. La capa de LC nemática retorcida gira el eje de polarización de la luz que pasa 90 grados, de modo que idealmente ninguna luz pasa a través del polarizador A. En el estado ON , se aplica un voltaje suficiente entre los electrodos y se genera un campo eléctrico correspondiente E que realinea las moléculas de LC como se muestra a la derecha del diagrama. Aquí, la luz L2 puede pasar a través del polarizador A.
En la práctica, existen otros esquemas de implementación con una estructura diferente de las moléculas LC, por ejemplo, sin torsión en el estado OFF . Como ambos electrodos están en el mismo sustrato, ocupan más espacio que los electrodos de matriz TN. Esto también reduce el contraste y el brillo. [16]
Más tarde se introdujo el Super-IPS, con mejores tiempos de respuesta y reproducción del color. [17] [ ¿ fuente poco confiable? ]
A finales de 2010, Samsung Electronics introdujo Super PLS (Plane-to-Line Switching) con la intención de ofrecer una alternativa a la popular tecnología IPS, que fabrica principalmente LG Display. Se trata de una tecnología de panel de tipo "IPS", y es muy similar en cuanto a prestaciones, especificaciones y características a la oferta de LG Display. Samsung adoptó paneles PLS en lugar de paneles AMOLED , porque en el pasado los paneles AMOLED tenían dificultades para lograr una resolución Full HD en dispositivos móviles . La tecnología PLS era la tecnología LCD de ángulo de visión amplio de Samsung, similar a la tecnología IPS de LG Display. [25]
Samsung afirmó los siguientes beneficios de Super PLS (comúnmente conocido simplemente como "PLS") sobre IPS: [26]
En 2012, AU Optronics comenzó a invertir en su propia tecnología de tipo IPS, denominada AHVA. No debe confundirse con su tecnología AMVA (que es una tecnología de tipo VA ) de larga data. El rendimiento y las especificaciones se mantuvieron muy similares a los de las ofertas IPS de LG Display y PLS de Samsung. Los primeros paneles de tipo IPS compatibles con 144 Hz fueron producidos a fines de 2014 (usados por primera vez a principios de 2015) por AUO, superando a Samsung y LG Display en el suministro de paneles de tipo IPS de alta frecuencia de actualización. [27] [28]
Sin embargo, la tecnología nemática retorcida sufre el fenómeno denominado inversión de escala de grises. Esto significa que la pantalla tiene un lado de visualización en el que los colores de la imagen cambian repentinamente después de superar el ángulo de visión especificado. (Ver imagen Efecto de inversión)
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