СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 3/2016

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 22 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2016 Напряжение отключено Напряжение включено Чёрная ячейка Поляризатор Поляризатор Стеклянная пластина Стеклянная пластина Молекулы ЖК Электроды Белая ячейка Современные ЖК-матрицы: технология IPS Рис. 1. Принцип работы IPS-матрицы В статье приведён обзор технологий изготовления IPS-матриц. Перечислены основные наследники IPS-матриц, их краткие характеристики и современные тенденции развития IPS-матриц на рынке жидкокристаллических дисплеев. Игорь Матешев (Москва) В ВЕДЕНИЕ При выборе жидкокристаллическо- го дисплея необходимо учитывать мно- жество характеристик. Одна из них, возможно, самая главная, – техноло- гия изготовления матрицы. Различа- ются они геометрией субпикселей, управляющей пластины и электро- дов. Этими различиями обусловлены характеристики дисплеев, например, цветопередача, контрастность, время отклика, углы обзора и другие. Многие производители матриц стре- мятся выделиться на рынке, поэто- му они объявляют о создании (зача- стую исключительно в маркетинго- вых целях) технологий, на самом деле незначительно отличающихся друг от друга. Именно этим и обусловлено огромное количество типов матриц на современном рынке жидкокристалли- ческих дисплеев, разобраться в кото- рых подчас очень непросто. В данной статье мы рассмотрим матрицы, кото- рые произошли от базовой техноло- гии IPS (In Plane Switching, планарная коммутация) и стали весьма популярны в решениях, требующих широких углов обзора и качественной цветопередачи. Технология IPS (также известная как Super TFT) была разработана Hitachi в 1996 году с целью снять два основ- ных ограничения TN-матриц, а имен- но – небольшие углы обзора и низ- кое качество цветопередачи. Назва- ние In-Plane Switching обусловлено расположением кристаллов в ячей- ках IPS-матрицы – они всегда лежат в одной и той же плоскости и всегда параллельны плоскости панели (если не брать во внимание незначитель- ные помехи от электродов) [1]. Когда к ячейке прикладывается напряжение, все кристаллы внутри неё поворачива- ются на 90 ° (см. рис. 1). Этим обуслов- лен тот факт, что при выходе из строя тонкоплёночного транзистора соответ- ствующий пиксель всегда будет оста- ваться чёрным (а не белым, в отличие от TN-матрицы), поскольку IPS-панель пропускает свет от подсветки, будучи в активном состоянии, и блокирует его, когда не приложено напряжение. Матрицы IPS отличаются от плёночных панелей TN не только структурой кри- сталлов, но и размещением электро- дов – оба электрода находятся на одной пластине и занимают больше места, чем электроды TN-матрицы. Это приводит к более низкой контрастности и ярко- сти матрицы [1]. Изначально технология IPS была раз- работана для создания цветных про- фессиональных дисплеев, поскольку обеспечивает широкие углы обзора, хорошую цветопередачу и стабиль- ное качество изображения. Тем не менее, первоначально время откли- ка было очень медленным, что делало IPS-панели непригодными для дина- мического контента. Однако это не остановило производителей, а приве- ло к созданиюмножества наследников IPS-технологии, рассмотренных далее. S UPER -IPS (S-IPS) Оригинальная технология IPS ста- ла основой для нескольких улучшен- ных технологий: Super-IPS (S-IPS), Dual Domain IPS (DD-IPS), а также Advanced Coplanar Electrode (ACE). Последние две технологии принадлежат IBM (DD-IPS) и Samsung (ACE). Производ- ство ACE-панелей остановлено. DD-IP- панели разрабатывались компанией IDTech, которая превратилась в Chi Mei Optoelectronics и вошла в холдинг Sony. NEC также производит IPS-матрицы под такими марками, как A-SFT, A-AFT, SA-SFT и SA-AFT, но, на самом деле, это не более чем вариации и незначитель- ные улучшения технологии S-IPS. Производство панелей Super-IPS началось в 1998 году. К сегодняшне- му дню технология прошла уже через несколько стадий обновления. Изна- чально S-IPS создавалась с целью использовать сильные стороны IPS- матрицы в сочетании с передовой тех- нологией мультидоменной ориентации жидкокристаллических ячеек. Техноло- гия S-IPS широко используется в совре- менных дисплеях и поныне, но техни- чески есть небольшие различия между S-IPS, e-IPS, H-IPS или p-IPS. Эти техно- логии мы рассмотрим подробнее в сле- дующих разделах. Первоначально производство пане- лей S-IPS в 1998 году получило широ- кое признание из-за их относитель- ной дешевизны и при этом высокого качества. Серьёзным недостатком IPS- технологии было значительное вре- мя отклика (первые дисплеи только по официальным данным соверша- ли переход «чёрный–белый» за 60 мс, а переход «серый–серый» и того мед- леннее). К счастью, разработчики дове- ли полное время отклика до 25 мс, а затем и до 16 мс, и это время поров- ну делится между активацией и выклю- чением пикселей. Технология IPS всегда была лучшей по цветопередаче. Даже в современных дисплеях матрица IPS по этому показа- телюможет превзойти аналоги TN и VA. Важная составляющая цветопередачи – это углы обзора, а в IPS-матрицах они намного лучше, поскольку в них отсут- ствует нецентральный контрастный сдвиг – главная проблема VA-дисплеев (см. рис. 2). IPS считается предпочти- тельным выбором для задач, где каче- ство цветопередачи критично, а так- же в профессиональных цветных дис- плеях, поскольку сочетает безупречную